水体中镉暴露对稀有鮈鲫氧化应激及组织学影响

【摘要】本文以稀有鮈鲫(Gobiocyprisrarus)为实验研究对象,以人工配制软水(35.72mgCaCO3/L)为水体,在水温(24.8±0.2)℃的条件下,探讨水体中镉(cadmium,Cd)暴露对稀有鮈鲫的氧化应激以及组织学影响。在实验室条件下进行了两个系列的实验。实验系列Ⅰ是Cd暴露的急性毒性实验：根据预实验结果设计出急性毒性暴露实验水体中含Cd浓度为0、2.50、2.86、3.26、3.72、4.23、4.83和5.50mg/L,测定Cd对稀有鮈鲫96h半致死浓度(96hLC50)。实验系列Ⅱ是Cd暴露的亚急性毒性实验：参照实验系列Ⅰ得到的96hLC50确定亚急性实验Cd的暴露浓度为0、5、15.27、45.83、137.5、412.5和1237.5μg/L。通过15d亚急性毒性实验,探讨不同浓度Cd对稀有鮈鲫的氧化应激及组织学影响。由实验系列Ⅰ得到的主要结果如下：在96h急性毒性实验中,随着Cd浓度的升高稀有鮈鲫的死亡率明显升高,且死亡率与水体Cd浓度具有显著的线性正相关。运用SPSS软件的概率单位回归分析法,求得水体Cd对稀有鮈鲫的96hLC50为2.75mg/L。由实验系列Ⅱ得到的主要结果如下：1.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢丙二醛含量的影响稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢中丙二醛(MDA)含量均随着Cd浓度的升高而逐渐升高。2.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢总抗氧化能力的影响稀有鮈鲫肝胰脏中总抗氧化能力(T-AOC)水平随着浓度的升高而逐渐升高；鳃和精巢中T-AOC水平随着浓度的升高而呈现先升高后下降的趋势。3.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢超氧化物歧化酶活性的影响稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢中超氧化物歧化酶(SOD)活性均随着浓度的升高而呈现先升高后下降的趋势。肝胰脏和精巢的SOD活性随着Cd浓度的升高均在412.5μg/L浓度组达到峰值,然后随着浓度的继续升高呈现下降的趋势；鳃中SOD活性随着Cd浓度的升高在137.5μg/L浓度组达到峰值,然后随着浓度的继续升高呈现下降的趋势。4.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢过氧化氢酶活性的影响稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢中过氧化氢酶(CAT)活性均随着浓度的升高而呈现先升高后下降的趋势。肝胰脏、鳃、精巢中CAT活性随着Cd浓度的升高分别在137.5μg/L,45.83μg/L,412.5μg/L浓度组达到峰值,然后随着浓度的继续升高呈现下降的趋势。5.Cd暴露对稀有鮈鲫脑乙酰胆碱酯酶活性的影响在Cd暴露15天后,对照组和6个Cd处理组的脑乙酰胆碱酯酶(AChE)活性表现为：随着Cd暴露浓度的升高而呈下降的趋势,且15.27、45.83、137.5、412.5、1237.5μg/L浓度组与对照组相比均显著性下降(p<0.05),且最高浓度组与对照组相比,其抑制率达到61.5%。6.Cd暴露对稀有鮈鲫肝胰脏、鳃、精巢、肾脏组织学结构的影响对照组肝细胞正常,呈多边形形状,核较大,染为深蓝紫色,清晰地出现于肝细胞中央,肝血窦较少且清晰可见,微血管中可见清晰的红细胞。其他浓度组经镉暴露均出现一定的病理特征,主要包括肝细胞空泡化,肝细胞形状失去原有形态,细胞肿胀,部分细胞核偏移,肝血窦增多,红细胞拥挤堵塞等现象。另外还发现肝脏病变(主要表现为空泡化)是由局部病变向周围扩散的方式进行的,而非均匀的整体病变,而且各暴露组病变程度几乎没有明显的浓度效应关系；对照组鳃丝和鳃小片结构完整,排列密集有序。鳃小片上有上皮组织,毛细血管等结构。15天不同浓度组镉暴露后,暴露组均表现出不同程度的相似的病症,主要包括鳃上皮层脱落,坏死,水肿,出血,鳃上皮细胞破裂,鳃小片融合,鳃小片弯曲变形等；对照组精巢由外膜和实质组成,对照组生精上皮中生精细胞排列有序,形态结构完整,管腔中无脱落的生精细胞。随着Cd2+浓度的增加和时间的延长,出现生精细胞排列紊乱、生精细胞与精子数量减少、精原细胞停止发育,且出现精巢卵细胞等组织病理学变化；对照组肾脏结构正常,镉暴露组肾脏出现造血组织松散,凌乱。肾小管失去原有形态,扭曲变形。肾小管上皮细胞损伤。肾小管腔萎缩变窄。肾小管之间空间变大,膨胀,疏松。通过讨论得出以下结论：1.与鱼类毒性分级标准及文献报道的多数鱼类比,水体中Cd对稀有鮈鲫的96hLC50属于高毒重金属范畴,表明Cd对稀有鮈鲫的毒性较大,且其毒性与水体硬度有关。2：水体中Cd浓度与稀有鮈鲫氧化损伤程度呈显著正相关关系,因此提出可以将稀有鮈鲫MDA含量测定作为一项生物学指标用于水环境Cd污染的生物监测。3.在Cd暴露下,稀有鮈鲫脑组织AChE活性反应较敏感,可以考虑作为一个生化指标间接地反映鱼类脑受重金属Cd毒害的程度。4.稀有鮈鲫经Cd暴露之后,精巢在组织学和酶学方面得到了较为一致的结果,Cd对其精巢有明显的损伤作用。5.受到镉的毒害之后鳃中抗氧化机制首先崩溃,因此鳃在本研究中经镉暴露后表现为最为脆弱的器官。
【作者】刘燕；
【导师】袁伦强；王志坚；
【作者基本信息】西南大学，水生生物学，2014，硕士
【关键词】稀有鮈鲫；镉；丙二醛；总抗氧化能力；氧化应激；组织学；

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